外延炉加热灯板及外延炉的制作方法

本技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种外延炉加热灯板及外延炉。

背景技术：

1、外延炉是半导体工业中用于生产硅片的设备，它通常由炉体、加热系统、控制系统和输送系统等组成。其中，炉体是外延炉的核心组件，它可以包括多个腔体，不同的腔体结构可用于外延生长不同材料的硅片。外延炉的腔体结构包括加热室和冷却室，加热室内的材料会被加热到高温区域，从而实现硅片外延生长；冷却室则用于降温和收集杂质。外延炉由三相电源供电，每一相电源安装三个双向可控硅整流器(silicon controlledrectifier，简称scr)、分别控制三个辅温区，三相电源共控制9个辅温区；再连接五块灯板，每块灯板包括20根灯管，受控形成相应的温区分布，从而组成外延炉的加热系统。

2、请一并参阅图1～图2，其中，图1为现有外延炉中灯管的接线方式示意图，图2为图1所示灯管的温控模式及电压分摊模式示意图。如图1～2所示，现有外延炉中每块灯板10由20根灯管l1-l20组成，形成三个主温区(major-zone)：上温区(top-zone)11、中温区(center-zone)12和下温区(bottom-zone)13；每个主温区由三个双向可控硅整流器进行整流模式(scr-module)控制，形成有三个辅温区(minor-zone)，从而三相电源共控制9个温区。其中，上温区11的灯管由第1-5根灯管l1-l5组成，中温区12的灯管由第6-15根灯管l6-l15组成，下温区13的灯管由第16-20根灯管16-l20组成。具体的，前3根灯管l1-l3和后3根灯管l18-l20均为并联模式，这6根灯管接入的最大电压(max-voltage)都是电源电压(即480v)。

3、现有桶式外延炉在实际运行高温(例如1230°)工艺的过程中，经常发生灯管过载烧坏背后的反射板，继而污染形成工艺腔体的钟罩，造成钟罩备件报废，设备利用率降低，维修成本升高。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种外延炉加热灯板及外延炉，通过对加热方式进行改造使得整个灯板的功率更加均衡，不会出现局部灯管过载过热，可以延长外延炉的灯管、反射板以及工艺腔体的寿命，提高设备利用率，降低维修成本。

2、为了解决上述问题，本实用新型提供了一种外延炉加热灯板，具有上温区、中温区和下温区；所述上温区、中温区和下温区均包括依序排布的多根灯管，且所述上温区和所述下温区的灯管数量均大于所述中温区的灯管数量。

3、在一些实施例中，所述外延炉加热灯板包括20根灯管，第1根～第7根灯管位于所述上温区，第8根～第13根灯管位于所述中温区，第14根～第20根灯管位于所述下温区。

4、在一些实施例中，所述上温区中的第2根和第3根灯管串联。

5、在一些实施例中，所述下温区中的第18根和第19根灯管串联。

6、为了解决上述问题，本实用新型还提供了一种外延炉，包括多块灯板；每块所述灯板采用本实用新型所述的外延炉加热灯板。

7、在一些实施例中，每块灯板均由三相电源供电；第一相电源控制所述上温区，且所述第一相电源分别电连接三个双向可控硅整流器，以在所述上温区中控制形成三个辅温区；第二相电源控制所述中温区，且所述第二相电源分别电连接三个双向可控硅整流器，以在所述中温区中控制形成三个辅温区；第三相电源控制所述下温区，且所述第三相电源分别电连接三个双向可控硅整流器，以在所述下温区中控制形成三个辅温区。

8、上述技术方案，通过对外延炉加热灯板的灯管接线方式、温区分布、设备温控结构进行改造，使得整个灯板的加热方式功率更加均衡，避免出现局部灯管过载过热。经过改造后，经长时间的工艺验证，没有出现灯板/反射板烧坏，灯管过载、工艺腔体报废等现象，有效延长了外延炉的灯管、反射板以及工艺腔体的寿命，提高设备利用率，降低维修成本。

技术特征：

1.一种外延炉加热灯板，具有上温区、中温区和下温区；其特征在于，所述上温区、中温区和下温区均包括依序排布的多根灯管，且所述上温区和所述下温区的灯管数量均大于所述中温区的灯管数量。

2.根据权利要求1所述的外延炉加热灯板，其特征在于，所述外延炉加热灯板包括20根灯管，第1根～第7根灯管位于所述上温区，第8根～第13根灯管位于所述中温区，第14根～第20根灯管位于所述下温区。

3.根据权利要求1所述的外延炉加热灯板，其特征在于，所述上温区中的第2根和第3根灯管串联。

4.根据权利要求3所述的外延炉加热灯板，其特征在于，串联的所述第2根和第3根灯管中，每根灯管分摊的电压均为240v。

5.根据权利要求3所述的外延炉加热灯板，其特征在于，所述第2根和第3根灯管在外延炉工艺腔体内的位置靠近所述外延炉工艺腔体内硅片的实际物理位置。

6.根据权利要求1所述的外延炉加热灯板，其特征在于，所述下温区中的第18根和第19根灯管串联。

7.根据权利要求1所述的外延炉加热灯板，其特征在于，所述中温区的灯管功率大于预设阈值。

8.根据权利要求1所述的外延炉加热灯板，其特征在于，还包括灯管故障显示器，能够在灯管损坏时实时显示损坏的灯管序号。

9.一种外延炉，包括多块灯板；其特征在于，每块所述灯板采用权利要求1～8任一项所述的外延炉加热灯板。

10.根据权利要求9所述的外延炉，其特征在于，每块灯板均由三相电源供电；

技术总结
本技术提供了一种外延炉加热灯板及外延炉。所述外延炉加热灯板具有上温区、中温区和下温区；所述上温区、中温区和下温区均包括依序排布的多根灯管，且所述上温区和所述下温区的灯管数量均大于所述中温区的灯管数量。本技术通过对外延炉加热灯板的灯管接线方式、温区分布、设备温控结构进行改造，使得整个灯板的加热方式功率更加均衡，避免出现局部灯管过载过热。经过改造后，经长时间的工艺验证，没有出现灯板/反射板烧坏，灯管过载、工艺腔体报废等现象，有效延长了外延炉的灯管、反射板以及工艺腔体的寿命，提高设备利用率，降低维修成本。

技术研发人员：王雪领
受保护的技术使用者：上海积塔半导体有限公司
技术研发日：20230908
技术公布日：2024/4/17